單播和組播


一、單播的概念

1、什么是單播

  單播是客戶端與服務器之間點到點連接。

  “點到點”指每個客戶端都從服務器接收遠程流。

  僅當客戶端發出請求時,才發送單播流。

  單播(Unicast)是在一個單個的發送者和一個接受者之間通過網絡進行的通信。

  可以應用於通信、計算機等領域,還可以利用多播單播混合算法解決實際問題。

2、單播定義

  單播(Unicast)是一個在一個單個的發送者和一個接收者之間通過網絡進行的通信。這個術語與多播相對應,多播是指一個發送者和多個接受者之間的通信,或者任意播,是任何發送者和網絡中最近的接受者群之間的通信。新的因特網協議版本(IPV6)支持單播和任意播,以及多播。

二、單播的優缺點

1、單播的優點

  (1)服務器及時響應客戶機的請求

  (2)服務器針對每個用戶不同的請求發送不同的數據,容易實現個性化服務

2、單播的缺點

  (1)服務器針對每個客戶發送數據流,服務器流量=客戶機數量 x 客戶機流量。在客戶數量大、每個客戶機流量大的流媒體應用中服務器無法支持如此龐大的數據流

  (2)現有的網絡帶寬是金字塔結構,城際省際主干帶寬僅僅相當於其所有用戶帶寬之和的5%;如果全部使用單播協議,將造成網絡主干不堪重負

三、組播的概念

1、組播產生背景

  傳統的網絡通訊有兩種,一種是源主機和目標主機兩台設備之間進行的一對一的通訊方式,也就是單播;另一種,一台源主機和網絡中的所有其他主機進行的通訊,即廣播

  在廣播方式下,信息會發送到不需要該信息的主機從而浪費帶寬資源,甚至引起廣播風暴;在單播方式下,會因為數據包的多次重復兒浪費帶寬資源,源主機的負荷會因為多次的數據復制兒加大

  在單播和廣播有問題情況下,組播技術就應用而生了

  組播又稱多目標廣播、多播。網絡中使用的一種傳輸方式,它允許把所發消息傳送給所有有可能目的地中的一個經過選擇的子集,即明確指出的多種地址傳送信息,是一種在一個發送者和多個接受者之間進行通信的方法

  組播也是一種IPV6的包傳輸方式,組播在CDPD技術中的無線網路中也可以使用

2、組播的傳統方式

  組播技術是IP網絡傳輸三種方式之一

  (1)組播:組播在發送者和每一台接收者之間實現多對多點網絡連接;它提高了數據傳送效率,減少了骨干網絡出現擁塞的可能性

    組播解決了單播和廣播方式效率低的問題

  (2)單播:在發送者和每一個接收者之間實現點對點網絡連接;若有大量主機希望獲得數據包的同一份拷貝時,將導致發送者負擔沉重、延時長、網絡擁塞;為了保證一定的服務質量需要增加硬件和帶寬

  (3)廣播:廣播指在IP子網內廣播數據包,所有在子網內部的主機都將收到這些數據包;廣播的使用范圍非常小,只在本地子網內有效,通過路由器和網絡設備控制廣播傳輸

3、IP組播

  公共互聯網中的一些團體經常會用到IP組播(Mbone);IP組播還被用於Internet2等私有IP網絡中的一些特殊應用;鏈路本地組播是指將IP組播包發送處於同一物理或虛擬的數據鏈路層的若干主機組,這種主播不需要復雜的路由,應用較為廣泛

  組播安全性是一個重要的問題;標准的、實用的通信安全解決方案一般采用的是對稱加密,不過將其應用於IP組播流量可能會使任何一個接收方都擁有冒充發送方的能力;IETF的MSEC工作組正在開發用以解決這一問題的安全協議,這些協議大多都是在IPsec協議集的體系框架內開發的

  IPsec不能被用於組播方案,這是因為IPsec安全關聯是被綁定到兩個而非多個主機的;IETF提出了一個新的協議——TESLA,就組播安全性而言,這個協議是靈活且令人信服的

4、體系結構

  組播協議分為主機---路由器之間的組成員關系協議和路由器---路由器之間的組播路由協議

  組播路由協議分為域內組播路由協議及域間組播路由協議

  域內組播路由協議包括PIM--SM、PIM--DM、DVMRP等協議,域間組播路由協議包括MBGP、MSDP等協議

  為了有效抑制組播數據在鏈路層的擴散,引入了IGMP Snooping、CGMP等二層組播協議

  IGMP建立且維護路由器直連網段的組成員關系信息,域內組播路由協議根據IGMP維護的這些組播成員關系信息,運用一定的組播路由算法構造組播分發樹進行組播數據包轉發

 5、IP地址

  組播IP地址用於表示一個IP組播組。IANA把D類地址空間分配給IP組播,其范圍是從224.0.0.0-----239.255.255.255

  組播組可以是永久的也可以是臨時的。組播組地址中,有一部分由官方分配的,成為永久組播組。永久組播組保持不變的是它的ip地址,組中的成員結構可以發生變化。

  永久組播成員中成員的數量可以是任意的,甚至可以為0

(1)分類

   224.0.0.0---224.0.0.255為預留的組播地址(永久組地址,地址224.0.0.0保留不做分配,其它地址供路由協議使用)

  224.0.1.0---238.255.255.255為用戶可用的組播地址(臨時組地址),全網范圍內有效

  239.0.0.0---239.255.255.255本地管理組播地址,僅在特定的本地范圍內有效

(2)常用的預留組播地址

  224.0.0.0---基准地址(保留)

  224.0.0.1---所有主機的地址

  224.0.0.2---所有組播路由器的地址

  224.0.0.3---不分配

  224.0.0.4---dvmrp(距離矢量組播路由協議)路由器

  224.0.0.5---ospf(開放最短路徑優先)路由器

  224.0.0.6---ospf dr(指定路由器)

  224.0.0.7---shared tree(共享樹路由器)

  224.0.0.8---st主機

  224.0.0.9---ripv2

  224.0.0.10---eigrp(增強網關內部路由器)

  224.0.0.11---活動代理

  224.0.0.12---dhcp服務器/中繼代理

  224.0.0.13---所有pim(協議無關組播)

  224.0.0.14---rsvp(資源預留協議)封裝

  224.0.0.15---所有cbt路由器

  224.0.0.16---指定sbm(子網帶寬管理)

  224.0.0.17---所有sbms

  224.0.0.18---vrrp(虛擬路由器冗余協議)

6、組播骨干網

  組播的規范實在1989年出版的,不過它的使用受到了限制。Internet上的路由器並不是都具有組播的能力。為了在現有情況下開發和測試組播協議的應用,建立了組播骨干網

  Mbone是一個相互連接的子網和路由器的集合,這些子網和路由器支持IP組播業務的傳送,Mbone支持組播分組的路由選擇而不打擾其它的因特網業務流

7、組播應用

  三類:點對多點應用、多點對多點應用、多點對點應用

(1)點對多點:指的是一個發送者,多個接收者的應用形式,這是最常見的應用形式

    應用:媒體廣播、媒體推送、信息緩存、事件通知、狀態監視

(2)多點對多點:指多個發送者和多個接收者的應用形式(每個接收者可以接收多個發送者發送的數據;每個發送者可以把數據發送給多個接收者)

  應用:多點會議、資源同步、並行處理、協同處理、遠程學習、討論組、分布式交互模擬、多人游戲

 (3)多點對點:指多個發送者,一個接收者的應用形式(雙向請求響應應用)

  應用:資源查找、數據收集、網絡競拍、信息詢問


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